Mannen och kvinnan begravdes i två hål upp till deras halsar och sedan kastade islamister stenar på dem tills de dog. Steningen skedde inför en publik på 200 personer i orten Aguelhok i nordöstra Mali.
- Jag var där. Islamisterna tog det ogifta paret till Aguelhoks centrum. Paret placerades i två hål och sedan stenade islamisterna dem till döds, sade en lokal tjänsteman till AFP som citeras av BBC.
Avrättningen uppges vara den första i området enligt sharialagarna sedan islamisterna tog kontrollen.
Paret ska ha haft två barn och det yngsta var sex månader, uppger en annan lokal tjänsteman till al-Jazira.